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8/17/2019 juantioro kdasd que sakld wjdw wjdfw q wjfwq

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Tecnologías de Excavación de Rocas.Módulo 2.

Métodos / Sistemas / Aceros de perforación para minería uobras civiles superficiales y subterráneas.

Autor: Eduardo Berger P.Todos los derechos reservados


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Tecnologías de Excavación de Rocas.Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civilessuperficiales y subterráneas. Objetivo:

Presentar y describir los principales aspectos,

métodos/sistemas y acerosde perforación usados en

minería y obras civilessuperficiales y subterráneas.


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Tecnologías de Excavación de Rocas.Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civilessuperficiales y subterráneas. Le parece prehistórico estemétodo???Para su información, este sistema(de percusión) laborioso, lento y poco seguro se usó en algunos

lugares hasta bien entrado el siglo XX y posiblemente, hoy día en laminería llamada del tipo artesanal(menor que la pequeña minería),

aún podría ser visto.Comentario : La gran oferta de

equipos chinos a muy bajo costo,esta permitiendo abandonar

definitivamente su uso.


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Introducción : Principales aspectos y conceptos sobre sistemas de perforación deroca para minería u obras civiles en superficie y subterráneas,2.1. Sistema de perforación por percusión .2.1.1. Sistema de perforación por percusión con perforadora en cabeza (“Top

Hammer ”) – Características técnicas de los equipos; Rango de diámetros yTipos de Aceros Usados: a) Para minería u obras en superficie; b) Paraminería u obras subterráneas.

2.1.2. Sistema de perforación por percusión con perforadora en fondo (“In TheHole”) - Características técnicas de los equipos; Rango de diámetros y Tiposde Aceros Usados: a) Para minería u obras en superficie; b) Para minería uobras subterráneas.

2.2. Sistemas de perforación por rotación .Características técnicas de los equipos; Rango de diámetros y Tipos de AcerosUsados: a) Para minería u obras en superficie; b) Para minería u obrassubterráneas.

Contenidos.

Tecnologías de Excavación de Rocas.Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civilessuperficiales y subterráneas.


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2.3. Aceros de perforación.2.4. Consideraciones para seleccionar un sistema y sus aceros de perforación.2.5. Resumen de factores principales que afectan la productividad de lossistemas de perforación.2.6. Principales items del costo de perforación

Contenidos.



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Esquema general.


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Tecnologías de Excavación de Rocas.Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civilessuperficiales y subterráneas. Objetivo de la perforación en roca :El principal objetivo de perforar en roca es, crear un espacio dentro de esta cuyafinalidad puede tener diferentes propósitos dentro de los cuales se puedendestacar los siguientes:1. Para obtener una muestra del subsuelo que es el caso de la perforación

prospectiva,2. Para colocar una carga explosiva y generar roca quebrada ya sea mineral o

estéril,3. Para obtener o drenar agua del subsuelo,4. Para alcanzar y aprovechar energía geotérmica,

5. Para instalar ductos o líneas de suministro (agua; combustible; electricidad; gas;etc.)6. Para originar diferentes tipos de excavaciones horizontales y verticales haciendo

uso de los equipos no – convencionales que perforan a sección completa sinuso de explosivos.

7. Y obviamente también sin lugar a dudas, para alcanzar y explotar yacimientosde petróleo y/o gas.


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Tecnologías de Excavación de Rocas.Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civilessuperficiales y subterráneas. Introducción: Principales aspectos acerca de los sistemas de perforación de rocapara minería u obras civiles en superficie y subterráneas.

Sistemas de perforación de roca.I ) Para perforación de producción: Los más comunes son los siguientes:

– Sistema de perforación por percusión: «Top Hammer» ; «Down/In The Hole» y, – Sistema de Perforación por Rotación «Rotary», con triconos o brocas escalonadas

(«Drag Bits»).


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Sistemas de perforación de roca.I ) Para perforación de producción: ¡Definición Manual Sandvik!


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Sistemas de perforación de roca.I ) Para perforación de producción: También, dicho en palabras más simples, laperforación de producción es, aquella que se hace para después colocar una cargaexplosiva dando origen a un «tiro» (Blasthole), cuyo fin último es generar rocaquebrada tanto mineral como estéril.


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Sistemas de perforación de roca.II) Para perforación de prospección: Los sistemas más usados son,

– Sistema de perforación por percusión «Top Hammer» (Con acero de extensión), – Sistema de perforación por percusión «Down The Hole» (Con aire reverso), – Sistema de perforación por rotación y corte con coronas diamantadas.


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Sistemas de perforación de roca.III) Para perforación de labores de desarrollo / preparación (subterránea): En este

caso, tenemos labores que se ejecutan en forma convencional, es decir, conperforación y voladura como asimismo, aquellas que se hacen en forma no – convencional , o sea, a sección completa («Full Face»).A. Sistema convencional para: Labores Horizontales o Sub –Horizontales: Manual/Mec.

Mecanizada:«Jumbo

Frontal» -Mediana -

Gran minería.

Manual:«Jack Leg» -

PequeñaMinería.


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Sistemas de perforación de roca.III) Para perforación de labores de desarrollo / preparación (subterránea):Sistema convencional para: Labores Horizontales o Sub –Horizontales: Manual/Mecanizada


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Tecnologías de Excavación de Rocas.Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civilessuperficiales y subterráneas. Introducción: Principales aspectos acerca de los sistemas de perforación de roca

para minería u obras civiles en superficie y subterráneas.Sistemas de perforación de roca.

III) Para perforación de labores de desarrollo / preparación (subterránea):Sistema convencional para: Labores Horizontales o Sub –Horizontales: Manual/Mecanizada

¡No olvidemos el contexto de lo que se espera para la minería!Como es bien sabido, el futuro «más inmediato» de la minería en el mundo

y por supuesto en Chile es la MINERÍA SUBTERRÁNEA.


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La perforación mecanizada para la perforación degalerías / túneles ha evolucionado hasta llegar a jumbos

frontales con 4 perforadoras.


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La evolución e innovacióntecnológica ha sido tanto en

el equipo como en laperforadora.

¡100 AÑOS DE PERFORADORAS EN CABEZA!¡Gran

Innovación Tecnológica!PerforadorasHidráulicas .


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Además de una mayormecanización y número de

perforadoras por equipo, elaumento del rendimiento(m/min.) de las mismas a

permitido mayores metros deavance en el desarrollo de

túneles y galeríassubterráneas.


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En particular, una búsquedaconstante ha sido aumentar la

llamada « Velocidad dePenetración Instantánea(m/min.)»

Nota: Lo anterior, es válidopara equipos de perforación

subterráneos y de rajo.

PerforadorasHidráulicas


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¡Solo para recordar laimportancia de la competencia

de la roca sobre velocidad dePenetración Instantánea oNeta (m/min.)!


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Sistemas de perforación de roca.III) Para perforación de labores de desarrollo / preparación (subterránea):Sistema convencional para: Labores Horizontales o Sub –Horizontales: Manual/Mec.

La «Velocidad de PenetraciónInstantánea (m/min.)»

es a su vez, el resultado de lapotencia y frecuencia deimpacto.

Tipo COP1038HD

COP1238ME

COP1440

COP1838ME

COP1838HF

COP3038

Año 1973 1983 1985 1990 2000 2005

Potencia deimpacto

12 KW 12 KW 21 KW 18 KW 22 KW 30KW

Frecuencia de

impacto

42-60Hz

40-60Hz

70 Hz 60 H 73 Hz 102Hz


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Sistemas de perforación de roca.III) Para perforación de labores de desarrollo / preparación (subterránea):Sistema convencional para: Labores Horizontales o Sub –Horizontales: Manual/Mec.

En el desarrollo de galeríassubterráneas también ha

influido la mayor longitud deavance esperada por disparo.


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23

Boomer range coverage aream2

BoomerL215-104

Boomer E235-112 m2

Boomer WE335-186 m2

Boomer XE335-198 m2

50

100

150

200

0

13,6 x 9,0

19,2 x 10,8 16,7 x 13,0

75

25

125

175

11,7 x 8,2

8,0 x 6,0 5,7 x 6,0

4,4 x 4,7 7,3 x 5,4

Boomer T1 D6-20 m 2

Boomer S1 L6-25 m 2

Boomer S1 D6-30 m 2

Boomer 2828-45 m 2

Boomer M210-65 m2

10,1 x 7,5

Boomer S1 L

Boomer XE3 C

1,4 m

13,0 m

Mayor número de perforadoras ha

permitido trabajar en frentes de mayor

sección.

Tecnologías de Excavación de Rocas.


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24

Civil &Tunnelling

Large mines

Small mines

Narrowmines

m2

BoomerL215-104

Boomer E2-112 m2

Boomer WE3-186 m2

Boomer XE3-198 m2

50

100

150

200

0

75

25

125

175

Boomer T1 D6-20 m 2

Boomer S1 L6-25 m 2

Boomer S1 D6-30 m 2

Boomer 2828-45 m 2

Boomer M210-65 m2

Boomer S1 L

Boomer XE3 C

1,4 m

13,0 m

19,2 x 10,8 16,7 x 13,0

13,6 x 9,0

10,1 x 7,5

5,7 x 6,0 8,0 x 6,0

4,4 x 4,7

7,3 x 5,4

11,7 x 8,2

Boomer range coverage area


El tamaño de secciónversus el tipo de

minería u obras civiles.


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25


Como es lógico esperar a mayor sección (m2) de túnel o galería mayor # de brazos y perforadoras.


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26

Tecnologías de Excavación de Rocas.Caso ejemplo para observar la influencia del «Número de Brazos» y «Velocidad de Penetración

Instantánea (m/min.).

TUNEL SAVIO EN HELSINKI 2005/2006▪

Tipo de roca : Granito duro ▪ Tamaño del túnel : 7.5 m x 9 m (65 – 70 m 2) ▪ Nro. de barrenos : 120 x Ø 51 mm + 3 x 102 mm.

Equipo Rocket Boomer WL4 Rocket Boomer XL3C

Perforadora 4 x COP 3038 3 x COP 1838 HF

Profundidad del barreno 6,1 m 5,8 m

Tiempo de perforación 150 min 240 min

Capacidad de perforación 320 m/hr 185 m/hr

Carguío y transporte 2) CAT 980 side tipping ycamiones convencionales

(Volvo/Scania)Promedio de avance 90 m/semana 1) 72 m/semana1)

Ahorro de tiempo ensemanas

1 semana/mes (Ahorrototal =18 meses)

1) Incluye prueba de perforación de testigos, 2 accesos 2) Ancho de túnel modificado a 7,5 en vez de los 6,6 planificados, para mayor eficiencia de carguío. Altura planificada de 9m

y modificada a 8,75 m.


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27

Desarrollo de Túneles con Sistema RCS(Computarizado en vez de Control Directo)

Panel DCS Panel RCS

DCS - B282 RCS - B M2C

Tecnologías de Excavación de Rocas.Equipos con alto nivel

de tecnologíarequieren también,

operadores altamente

especializados


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Sistemas de perforación de roca.III) Para perforación de labores de desarrollo / preparación (subterránea):

A. Sistema convencional para: Labores Verticales o Sub – Verticales: Manual.

Corresponden a la construcción(manual) de chimeneas (labor mineraque se ejecuta de abajo hacia arriba),

con perforadora liviana del tipo«Stopper».

En general, este método es propio dela pequeña minería. Asimismo, es

considerado un trabajo muy«cansador» y peligroso para el minero

que lo ejecuta.«Stopper»

Para pequeña

minería.


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A. Sistema Convencional para: Labores Verticales o Sub –Verticales: Semi - Mecanizado

«Jaula Alimak»

Para mediana ygran minería.

l í d ó d


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B. Sistema No - Convencional para: Labores Horizontales o Sub – Horizontales.Perforación a sección completa para desarrollos horizontales : «Tunneling BoringMachines - TBM». Nota: Su uso es mucho más común en obras civiles que enminería.

T l í d E ió d R


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III) Para perforación de labores de desarrollo / preparación (subterránea): B. Sistema No - Convencional para: Labores Horizontales o Sub – Horizontales.

Una comparación « Tunneling Boring Machines» vs. Jumbos de perforación frontal.

TIEMPO DE EXCAVACIONTUNEL DE:

Sección: 9 m x 9 m, Largo:10 Km

T l í d E ió d R


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B. Sistema No - Convencional para: Labores Horizontales o Sub – Horizontales.Perforación a sección completa para desarrollos horizontales : «Rock Headers».Nota : En realidad, más que perforar estas máquinas excavan la roca y hoy díapueden hacerlo con rocas de competencia elevada, es decir, ya a nivel de duras.

T l í d E ió d R


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III) Para perforación de labores de desarrollo / preparación (subterránea):B. Sistema No - Convencional para: Labores Verticales o Sub – Verticales.

Sistemas de perforación por rotación a sección completa para desarrollosverticales / sub-verticales: «Boxhole Boring Machine (B.B.M)»;

Importante: La ejecución de esta labor no requiere laexistencia de un nivel o galería superior

T l í d E ió d R


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B. Sistema No - Convencional para: Labores Verticales o Sub – Verticales.Sistemas de perforación por rotación a sección completa para desarrollosverticales : «Raise Borer Machine»

Importante: La ejecución de esta laborsi requiere la existencia de un nivel o

galería superior

T l í d E ió d R


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METODO

LONGITUDMAXIMA (M)

RENDIMIENTOM/TURNO

MANUAL

80

1,4 - 2,0

BARRENOS LARGOS

15 - 40

1,8 - 6

ALIMAK

1000

1,4 - 2,4

RAISE BORINGCONVENCIONAL

1100

4,5 - 8

BOX HOLE

300

3,5 - 6

DTH TOP HAMMER

3 - 5

100

Comparación de Métodos para Desarrollo de ChimeneasLongitud máxima recomendada y rendimientos promedio

T l gí d E ió d R


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B. Sistema No - Convencional para: Labores Verticales o Sub – Verticales.Sistemas de perforación por rotación a sección completa para desarrollosverticales : «Blind Boring Shaft Machine»

Tecnologías de Excavación de Rocas


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Equipos manual y mecanizado para perforación de producción: Al respecto lo máscomún es, que tratándose de equipos manuales estos pertenezcan al sistema deperforación por percusión tipo «Top Hammer», es decir, con perforadora encabeza. Asimismo, con mayor razón aplica si se habla de equipos mecanizadostanto de los dos sistemas de perforación por percusión y de todas maneras,respecto del sistema de perforación por rotación. Así tenemos entonces,

Equipos de Perforación Manuales. Características principales? A) Equipos sencillos detamaño y peso reducido que pueden ser cargados y operados por una sola persona; B) Equipos que perforan hoyos de diámetros pequeños (1 ¼ plg.) y largos reducidos.

Importante : Aparte de la energía neumática

(transformada finalmente en energía mecánica)tenemos también que, la fuente de energíaprimaria para el funcionamiento de estasperforadoras manuales puede provenir de, unmotor de combustión interna (energía química),un motor eléctrico (energía eléctrica) o bien,

últimamente, electro – hidráulica.



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Equipos de Perforación Manuales: ¡Perforadora Liviana – Hidráulica!



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Tecnologías de Excavación de Rocas.Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civilessuperficiales y subterráneas. Equipos de Perforación Manuales.



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Equipos de Perforación Manual y Mecanizado: …Continuación, Equipos de Perforación Mecanizados. Características principales? A) Equipos demayor complejidad, tamaño y peso que no pueden ser cargados pero si operados por unasola persona ; B) Equipos que perforan hoyos de diámetros medianos ( Hasta 6 ¾« plg.) agrandes (6 ¾ a 15 plg.) y, largos grande; C) Van montados en un chassis; D) Equiposautopropulsados son del tipo Diesel –Electro – Hidráulicos pero, equipos mayores sonaccionados por energía eléctrica externa.



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Tecnologías de Excavación de Rocas.Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civilessuperficiales y subterráneas. Equipos de Perforación Mecanizados.



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La influencia del tipo de roca es relevante en la selección tanto del tipo de sistemade perforación (Percusión: «Top Hammer» ; «Down/In The Hole» ó Rotación«Rotary»),como asimismo de los aceros a usar, es decir, puede ser un mismosistema de perforación pero con diferentes tipos de aceros. En especial, es precisodestacar que avances tecnológicos han permitido para los sistemas de rotación

trabajar con buenos rendimientos en rocas más competentes.

Influencia del tipo de roca.

MPa 50 100 150 200 250 300 400 500



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Relación con el tipo de explotación. Existe una directa relación entre el tipo de explotación y el/los sistema(s) deperforación a usar. Así tenemos que:Métodos a Cielo o Rajo Abierto(«Open Pit Mining») o Canteras .

Para métodos a cielo abierto, la variabilidad de tipos de equipos de perforación

usados es menor comparativamente que en métodos subterráneos.En general se verifica que, diámetros de perforación (u hoyo) menores omedianos están asociados al sistema de percusión («Top Hammer» y «DownThe Hole») en tanto que, los diámetros de hoyo mayores se asocian al sistema«Rotary».

El equipo de perforación de producción puede ser usado indistintamente,tanto para sectores o inicio de fase o expansión en preparación normalmenteen estéril y también, para la perforación de los sectores en mineral aunque ysin embargo, existirán diferencias en las llamadas «Perforación Específica (Ton.Roca / Metro Perforado) y, la «Carga Específica (Kg. Explosivo / Ton. Roca),dependiendo del diámetro de hoyo y malla asociada que se implemente.



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Relación con el tipo de explotación.

Existe una directa relación entre el tipo de explotación y el/los sistema(s) deperforación a usar. Así tenemos que:Métodos a Cielo o Rajo Abierto(«Open Pit Mining») o Canteras .



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ITH Top hammer COPROD Rotary

Sistemas de perforación

Nota1: La palabra ITH («In The Hole») es más amplia que DTH («DownThe Hole»), es decir, considera a la perforadora dentro del hoyo,independiente de su orientación o sentido o sea, hacia arriba o abajo.

Nota2 : El llamado sistemaCOPROD es una suerte de

«híbrido» de los sistemas ITH yTop Hammer.


http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2//sally/tmglpn$/avojng/tmglpn/Desktop/cop3038_hq.mpg


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El mecanismo de penetración de la roca.



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El mecanismo de penetración de la roca. Vertical

Horizontal



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=



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Relación «Velocidad de Penetración» versus «Diámetro de Perforación».En este caso, lo que se verifica en general responde a la siguiente expresión:

Velocidad de Penetración Instantánea Equipo 1 (V1) Diámetro de Perforación Equipo 2 (Ø2)Velocidad de Penetración Instantánea Equipo 2 (V2) Diámetro de Perforación Equipo 1 (Ø1)

En síntesis, lo que indica la expresión anterior es, que un equipo deperforación tiene una velocidad de penetración instantánea mayor (ytambién por extensión por turno), con un diámetro de bit menor conrespecto a que, si este mismo equipo u otro equivalente hace el trabajo conun diámetro de perforación mayor.

=

< Ø > V > Ø < V



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Relación con el tipo de explotación. En lo que dice relación con perforación

de producción se tiene que, un diámetrogrande no solo está asociado a un bancode mayor altura sino que también, a una

malla o área de cobertura o influencia

(A) mayor, A = Burden x Espaciamiento,Es decir, una mayor cantidad de

toneladas por metro perforado o sea,una mayor «Perforación Específica»Este parámetro es muy significativo

cuando se trata de grandes tonelajes demovimiento de materiales y determina el

número de máquinas perforadoras acomprar.

Al respecto importa decir además que, loanterior es válido tanto en minería de

rajo como subterránea, respectivamente.



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gMódulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civilessuperficiales y subterráneas.

Relación con el tipo de explotación.Métodos a Cielo o Rajo Abierto(«Open Pit Mining») o Canteras («Quarries») .

La escala o tamaño de la operación expresada en Ton./Día (Mineral + Estéril)en una mina a rajo abierto, influye normalmente en la altura de bancoasociada y esto a su vez, en el sistema de perforación más adecuado («TopHammer»; «Down The Hole», «Rotary»).Conforme a lo anterior lo más común es: «Top Hammer» para bancos entre 1a 7,5 m. (Diam. Hoyo 1 a 5» plg.) ; «Down The Hole» bancos entre 5 a 10-12 m.(Diam. Hoyo 4 a 6 ¾ plg.) y, «Rotary» para bancos > a 12 m. (Diám.Hoyo de 9 a15 plg.)La escala o tamaño de la operación puede también llegar a determinar, si seusará un solo sistema para todos los trabajos de perforación requeridos o bien,es factible que estén presentes los tres sistemas.En concreto, si el rajo es de pequeña / mediana escala entonces, es muyposible que todos los trabajos de perforación para voladura de producción ycontrolada se haga con uno o a lo más dos sistemas, sin embargo, en rajosgrandes podrían coexistir los tres sistemas.



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Relación con el tipo de explotación.Métodos a Cielo o Rajo Abierto(«Open Pit Mining») o Canteras («Quarries») .

Sistema de perforación porrotación (Rotary Drilling):

Sistema de perforación por percusión(Percussion Drilling):

Sistema «Down The Hole»

Sistema «Top Hammer»


http://loadoneortwo%28%27../MenuAltDom?ReadForm&Cat=Products&SubCat=Drill%20rigs%20and%20rock%20drills*Surface%20tophammer%20drill%20rigs%27,%27top.bottom.menu%27,%27Portals*5CProducts*5CDrill*rigs*and*rock*drills*2ASurface*tophammer*drill*rigs%27,%27top.bottom.view%27,%272%27)


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Relación con el tipo de explotación.Métodos a Cielo o Rajo Abierto(«Open Pit Mining») o Canteras.

Asimismo, el tamaño de los equipos determina el tipo de energía usada tantopara su desplazamiento como para su operación. Así tenemos que, los equiposde perforación del sistema percusión («Top Hammer» y «Down The Hole») sonautopropulsados y para su operación utilizan la siguiente línea de energía:Diesel – Eléctrica – Hidráulica/Neumática.En el caso de las máquinas «Rotary» aunque también pueden ser autónomascon motor diesel tanto para su desplazamiento como operación sin embargo,es bastante común el uso de energía eléctrica externa (con cable dealimentación).Consecuencia de lo anterior en rajos, la altura de los bancos junto con influiren la selección del sistema de perforación para producción, determina ademásun importante parámetro cual es el diámetro de perforación que como se verádespués, determina a su vez otros importantes parámetros de perforación yvoladura. En síntesis, la regla general al menos en perforación de producciónes: «A mayor altura de banco entonces, mayor diámetro de hoyo y viceversa»



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Relación con el tipo de explotación.Métodos a Cielo o Rajo Abierto(«Open Pit Mining») o Canteras.

Equipos auto-propulsados.

Equipo propulsados con energía externa.



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Relación con el tipo de explotación.Métodos a Cielo o Rajo Abierto(«Open Pit Mining») o Canteras («Quarries»).

Fluido extractor : Este puede ser, solo aire aprovechando que se está en unespacio abierto, aunque en muchos casos se opera con un sistema captador depolvo que también puede ser usado para muestreo. En particular, en el sistemade perforación del tipo «Rotary» y en muchos casos del tipo «Down The Hole»,se utiliza agua para generar un fluido extractor del tipo «agua spray», con elobjeto de mitigar la nube de polvo generado.



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Relación con el tipo de explotación,Métodos a Cielo o Rajo Abierto(«Open Pit Mining») o Canteras («Quarries»).

Tipo de montaje : Puede ser sobre neumáticos o orugas y podemosdecir que, para el sistema de percusión con perforadora en cabeza («TopHammer»), lo más común es un montaje sobre orugas que en este caso

le permite, transitar por terrenos muy irregulares y presencia defragmentos de roca angulosos o filosos.Sin embargo, en el caso de los equipos de percusión por sistema «DownThe Hole», aparte del montaje sobre orugas también es común, elmontaje sobre neumáticos a perforar. Finalmente, en el caso de losequipos rotary, definitivamente el montaje es sobre orugas que permitedar mayor peso en la base mejorando su estabilidad especialmentecuando la torre o mástil es muy alto.



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Equipo DTH/Rotarymontado sobre neumáticos.

Equipo DTHmontado sobre

orugas.

Equipo «Top Hammer» montado sobre orugas.

Equipo Rotary montadosobre orugas.



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Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civilessuperficiales y subterráneas.


Gatos nivelantes : La necesidad de dar a las perforaciones (hoyos) ellargo, inclinación y orientación correcta es preciso asegurar lahorizontalidad del equipo previo a ejecutar el trabajo de perforación lo

cual se consigue con gatos nivelantes.



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Relación con el tipo de explotación.Métodos y Obras Subterráneas («Underground Mining / Excavation Works»)Para métodos subterráneos, existen claras diferencias entre los equipos deperforación usados para labores de desarrollo y/o preparación versus aquellosequipos usados para la perforación de producción.

Equipo tipo JumboFrontal para

perforación dedesarrollos

horizontales y aveces (método

Room & Pillar) en

producción.

Equipo tipo Jumbo Radial

para perforación de

producción.


http://loadoneortwo%28%27../MenuAltDom?ReadForm&Cat=Products&SubCat=Drill%20rigs%20and%20rock%20drills*Underground%20drill%20rigs*Mining%20jumbos%27,%27top.bottom.menu%27,%27Portals*5CProducts*5CDrill*rigs*and*rock*drills*2AMining*jumbos%27,%27top.bottom.view%27,%272%27)


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Relación con el tipo de explotación.Métodos y Obras Subterráneas («Underground Mining / Excavation Works»)

Equipo tipo JumboFrontal usado en

perforación de producción enmétodo Room &

Pillar.Observación: La perforación de

producción puedeser hecha con

diferentes equipos.




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Equipo tipo «Trackdrill» usadoen perforación de producción

por banqueo vertical en métodoRoom & Pillar.



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Equipo tipo JumboRadial usado en perforación de

producción en métodoSublevel Open Stoping.

Método Sublevel Open Stoping.



64/202



Oil Storage Chamber.



65/202



Underground Shelter for Submarines.

Underground Shelter for Fighter Airplane.



66/202



«Tunneling Boring Machine» paradesarrollos horizontales del tipo

infraestructura principal.

«Rock HeadersMachine» para

desarrolloshorizontales del tipo

infraestructura principal.



67/202





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Equipo tipo «RaiseBoring Machine» para perforación

de desarrollosverticales a

sección completa.

Equipo tipo«Boxhole BoringMachine» para perforación de

desarrollosverticales a

sección completa.

Equipo tipo «JaulaTrepadora Alimak» para

desarrollos verticales.



69/202



«Raise BoringMachine».

«TrackDrill DTH».

Tecnologías de Excavación de Rocas.é d d f ó í b l


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Relación con el tipo de explotación

Métodos y obras subterráneos («Underground Mining / Excavation Works»).El tamaño de la mina («Output Rate», Ton./Día) no necesariamente influye en eltipo/tamaño del sistema de perforación usado para producción. Por ejemplo, elmétodo «Long Blasthole Sublevel Stoping» de menor nivel de producción(«Output Rate») usa intensivamente el sistema «Down / In The Hole» con

diámetro hasta 6 ¾« pulgadas, que es mayor al diámetro usado para laperforación de producción en el método «Block/Panel Caving» de mayor (OutputRate(Ton/Día)», diámetro que con mucho puede llegar a 4 ½ pulgadas.

Block/Panel CavingLong Blasthole Sublevel Stoping

Tecnologías de Excavación de Rocas.Mé d d f ió i í b i il


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Métodos y obras subterráneos («Underground Mining / Excavation Works»).otros ejemplos,

Sublevel Open Stoping con tiros radiales.

Vein Mining

Tecnologías de Excavación de Rocas.Mé d d f ió i í b i il


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Cut & Fill.Vertical Retreat Mining (VRM)

Jumbo frontal («Top Hammer»)Track Drill («Down The Hole»)

Tecnologías de Excavación de Rocas.ód l 2 Mé d d f ió i í b i il


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Diagrama de disparo típico para SLC

Sublevel Caving (SLC)

Jumbo Radial («TopHammer/ITH»)

Tecnologías de Excavación de Rocas.ód l Mé d d f ió i í b i il


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Métodos y obras subterráneos («Underground Mining / Excavation Works»).Asimismo, la restricción de espacio disponible en laboreos mineros u obrassubterráneas determina en muchos casos, que los equipos de perforación debenser de bajo perfil («Low Profile (H)») por la altura limitada de las galería,también, articulados para hacer con facilidad los cambios de dirección y, de

bajas emisiones de gases para no contaminar en exceso el aire interior mina.

H

H

Tecnologías de Excavación de Rocas.Mód l 2 Mét d d f ió i í b i il


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Métodos y obras subterráneos («Underground Mining / Excavation Works»).Como es fácil apreciar, la exigencia de ser articulados es imperativa tanto parahacer cambios de dirección en un mismo nivel como asimismo, para poder ir denivel un nivel a otro.

Sublevel Caving Sublevel Caving

Rampa tipo Zig-Zag

Rampa tipoCaracol o Espiral



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Métodos y obras subterráneos («Underground Mining / Excavation Works»).Respecto a la energía usada tenemos en general, que su desplazamiento esmediante motor de combustión interna (diesel), pero llegados al punto detrabajo su operación es con energía eléctrica transformada finalmente enenergía hidráulica. Antaño (≈ 40 años atrás) era energía neumática.Respecto al fluido extractor que sirve tanto para la evacuación de los detritus(«cuttings») y enfriamiento de la herramienta de corte («Bit o Cutters»), estedebe ser agua o bien, aire humidificado (agua spray), con el objeto de depresaro abatir el polvo generado. Caso contrario, si se perfora en seco el polvogenerado puede generar una atmósfera irrespirable para los mineros (riesgo desilicosis), creando además, problemas de visibilidad al interior mina. Estodetermina tener y mantener líneas o tendido de cañerías de suministro de aguaal interior mina.



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Relación con el método de explotación.

Métodos y obras subterráneos («Underground Mining / Excavation Works»).Tipo de montaje : Dado que estos equipos frecuentemente deben desplazarsede un punto a otro tenemos que, el montaje más común es sobre neumáticossin embargo, equipos usados para perforar tiros largos en diámetro de 6 ½ plg.como en el método «Long Blashole Sublevel Stoping» pueden estar montadossobre orugas. Para equipos de sondaje es sobre patines.



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Métodos y obras subterráneos («Underground Mining / Excavation Works»).Gatos Nivelantes: También se verifica en este caso, la exigencia de«horizontalidad» del equipo previo al comienzo del trabajo de perforación locual determina que, estos equipos deben tener incorporados gatos denivelación para asegurar una correcta ejecución del diagrama de perforación.Ver fotos a continuación.

Tecnologías de Excavación de Rocas.Mód l 2 Métodos y aceros de perforación para minería u obras civiles


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Métodos y obras subterráneos («Underground Mining / Excavation Works»).

Hoy, casi todos losTrackdrill son con

perforadora hidráulica.

Perforadora manuales vigentesen minas pequeñas aunque se

usan también equiposmecanizados pequeños.

Tecnologías de Excavación de Rocas.Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civiles


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Para perforación mecanizada hoydía son más usados bits de

botones que en cruz.

Hoy, casi todos losTrackdrill son con

perforadora hidráulica.



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Su uso hoy día es muy menor y solo para perforadoras livianas o manuales.

Hoy día son las más usadas y surendimiento ya es más del doble.



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Hoy día los equipos más usadosson del Tipo Simba – Top Hammer

con perforadora hidráulica o ITH.

En minas pequeñas es posibleencontrar este tipo de equipos.



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En la actualidad, yase alcanzan largos

de hasta 40 m.

Para perforación mecanizada hoy

día son más usados bits debotones que en cruz.

Hoy día los equipos más usadosson del Tipo Simba – Top Hammer

con perforadora hidráulica o ITH.

En minas pequeñas es posibleencontrar este tipo de equipos.



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Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civilessuperficiales y subterráneas. Resumen de aspectos importantes relacionados con la perforación .

En rajo: – A > Tamaño de rajo > Altura Banco > Diámetro > Tamaño y < Densidad de equipos, – A > Diámetro > Tonelaje de roca por metro perforado < Costo Perforación – A > Diámetro < Nro. De hoyos < Desviación. El diámetro puede ir de 1 a 15 plg. – El mismo equipo se usa para, perforación de desarrollo («stripping») y producción –

En rajos chicos a medianos se tiene de uno a dos sistemas de perforación. En rajosgrandes pueden coexistir los tres (Percusión (2) + Rotación(1)).En subterránea:

– A > Tamaño de mina > # Frentes o Labores >Densidad equipos de perforación, – Existe muchas veces, una clara diferencia de equipos de perforación según estos

hagan labores de desarrollo, preparación y producción. – El sistema rotación se usa para perforación de desarrollo / preparación en tanto

que, los sistemas de percusión se usan para perforación de producción. – El método de explotación influye muy directamente en, el tipo y tamaño de los

equipos requeridos, – Se usan en general hoyos de diámetros menores y a lo más medianos (6 ¾ plg.)

muchas veces largos (30 a 60 m.), determinando una gran desviación.



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2.1. Sistema de perforación por percusión .

Definición:Es el más básico y antiguo en su género, pues se empezó a usar hace miles deaños mediante el uso de golpes de herramientas de piedras. Luego, con eldescubrimiento y aprovechamiento de los metales, fue perfeccionándosemediante la creación de herramientas cada vez más depuradas, como el

antiguo gran martillo de acero para perforar pozos de agua y petróleo (MétodoShank), llegando a los útiles de aceros especiales que se emplean actualmente,como las brocas con insertos de metal duro, barras, coplas culatines y martilloDTH. Estos, en conjunto con perforadoras neumáticas e hidráulicas, accionandodesde la superficie («Top Hammer») y dentro del pozo(«In The Hole»).




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Definición:Su aplicación es en todo tipo de rocas, especialmente rocas de durezas medias,duras, muy duras y abrasivas, como granito, andesitas, magnetitas, hematitas,etc.Sin embargo, en cuanto a su aplicabilidad en perforación de producción

asociada al diámetro se observa que, si bien hoy se aproxima a las 8pulgadaslo cierto es, que para diámetros mayores se impone el sistema de rotación.Este sistema se usa tanto en minería y obras civiles superficiales ysubterráneas.





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Definición:




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2.1.1. Sistema de perforación por percusión con perforadora en cabeza (“Top Hammer ”) – Definición y características técnicas de los equipos; Rango dediámetros y Tipos de Aceros Usados: a) Para minería u obras en superficie;b) Para minería u obras subterráneas.

Definición:

El sistema de perforación por percusión con perforadora en cabeza (TopHammer»), tiene como principal característica que la máquina perforadorapermanece fuera de la perforación u hoyo desde la cual se transmite a través deuna barra o conjunto de barras hasta el bit la percusión como la rotación.


Top hammer COPROD




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2.1.1. Sistema de perforación por percusión con perforadora en cabeza (“Top Hammer ”).




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Módulo 2: y p psuperficiales y subterráneas.



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y p psuperficiales y subterráneas.

Al respecto, la forma y/o geometría del pistón ha demostrado tener una graninfluencia en la efectividad de la energía transmitida por la onda de choque.



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Sí

Nó


http://loadoneortwo%28%27../MenuAltDom?ReadForm&Cat=Products&SubCat=Drill%20rigs%20and%20rock%20drills*Surface%20tophammer%20drill%20rigs%27,%27top.bottom.menu%27,%27Portals*5CProducts*5CDrill*rigs*and*rock*drills*2ASurface*tophammer*drill*rigs%27,%27top.bottom.view%27,%272%27)


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superficiales y subterráneas.

??

…y por el contrario??



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2.1. Sistema de perforación por percusión .2.1.1. Sistema de perforación por percusión con perforadora en cabeza (“Top

Hammer ”).




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Hammer ”).




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Hammer ”).




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Hammer ”).


IMPORTANTE:


f l b á


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Hammer ”).


Rotación

Vista frontal bit en cruz Vista frontal bit de botones


fi i l b á


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Hammer ”).


Rotación


fi i l b á


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Hammer ”).


Rotación Cabezal de rotación


fi i l b á



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Hammer ”).


Rotación


fi i l bt á


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Hammer ”) – Definición y características técnicas de los equipos; Rango dediámetros y Tipos de Aceros Usados: a) Para minería u obras en superficie;b) Para minería u obras subterráneas.

Tipos y características técnicas de los equipos :

Estas quedan definidas principalmente por la función y tipo de trabajo a realizar.Así tenemos por ejemplo:• Labores horizontal / sub-horizontal de desarrollo/preparación subterráneas.

Equipos manuales: Perforadoras livianas «Jacklegs».



fi i l bt á


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Estas quedan definidas principalmente por la función y tipo de trabajo a realizar.Así tenemos por ejemplo:• Labores horizontal / sub-horizontal de desarrollo subterráneas . Equipos

mecanizados : Jumbos de perforación frontales (1, 2 o 3 brazos), bajo perfil yarticulados.


Tecnologías de Excavación de Rocas.Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civiless perficiales s bterráneas



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Estas quedan definidas principalmente por la función y tipo de trabajo a realizar.Así tenemos por ejemplo:• Labores verticales / sub-verticales de desarrollo/preparación subterráneas .

Equipos manuales : Perforadoras livianas tipo «Stoper».


Tecnologías de Excavación de Rocas.Módulo 2: Métodos y aceros de perforación para minería u obras civilessuperficiales y subterráneas


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Estas quedan definidas principalmente por la función y tipo de trabajo a realizar.Así tenemos por ejemplo:• Labores verticales / sub-verticales de desarrollo/preparación subterráneas .

Equipos semi-mecanizados : Jaula Alimak + «Stoper».




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Tipos y características técnicas de los equipos :•

Labores de banqueo (Rajo y Subterráneo). En ambos casos son equiposmontados sobre orugas («TrackDrills») y hoy día mayoritariamente conperforadora hidráulica.




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Tipos y características técnicas de los equipos :•

Perforación de producción con tiros radiales . Equipos de bajo perfil,articulados para minería subterránea hoy día, mayoritariamente conperforadora hidráulica.



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Rango de diámetros y Tipos de Aceros Usados :•

Rango de diámetros : En el sistema de perforación por percusión conperforadora en cabeza («Top Hammer»), hoy día, el rango se ha expandido yabarca desde 1 pulgada (25,4 mm) hasta las 7 pulgadas en algunos equipospara rajo abierto, invadiendo en cierto modo el rango más propio del sistema«Down The Hole». En minas subterráneas, lo más frecuente es encontrar hastalas 3, 5 pulgadas (89 mm). Tanto en rajo como subterráneo, una de las razonesque obligan a cambiar de «Top Hammer» a «Down /In The Hole», es ladesviación que experimentan las perforaciones (hoyos) cuando los hoyos sonmuy largos (> a 10 m.). Ver foto en lámina siguiente.




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Rango de diámetros y Tipos de Aceros Usados :Figura: Desviación de hoyos.




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Rango de diámetros y Tipos de Aceros Usados :Tipos de aceros usados : En síntesis y en lo principal, podemos hablar de acerosintegrales o simplemente barrenas y aceros de extensión constituidos por:Adaptador + Coplas + Bit o Broca (Roscada).a) Barrenas.




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Rango de diámetros y Tipos de Aceros Usados :Tipos de aceros usados : En síntesis y en lo principal, podemos hablar de acerosintegrales o simplemente barrenas y aceros de extensión constituidos por:Adaptador + Coplas + Bit o Broca (Roscada).b) Aceros de extensión.




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2.1. Sistema de perforación por percusión .2.1.2. Sistema de perforación por percusión con perforadora en fondo (“In The

Hole”) – Definición y características técnicas de los equipos; Rango dediámetros y Tipos de Aceros Usados: a) Para minería u obras en superficie;b) Para minería u obras subterráneas.

Definición:El sistema de perforación por percusión con perforadora en fondo («In The Hole»),tiene como principal característica que la máquina perforadora (con bitincorporado), que genera la percusión permanece dentro de la perforación u hoyo,en tanto que, la rotación se transmite desde el exterior a través de un conjunto debarras hasta el bit la percusión como la rotación. Al respecto, se debe indicar quela energía que acciona la perforadora es aire comprimido que se inyecta por elinterior de las barras, aire que en último término sirve además como fluidoextractor de los detritus o «cuttings». Originalmente, partió como sistema «DownThe Hole - D.T.H)», aplicado primero en minas a cielo abierto y subterráneas parahacer perforaciones hacia abajo («Down»), sin embargo, en poco tiempo estesistema se desarrolló también para perforar en cualquier dirección especialmente

en minas subterráneas, denominándose en forma genérica «In The Hole – ITH».




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Hole”).




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p y



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Rango de diámetros :

p y

Nota : Importa aclarar que,este rango de diámetro es

para DTH («Down TheHole») y por tanto, es más

propio de rajo abierto,«invadiendo» parte delrango de aplicación el

sistema de perforación porrotación (9»;9 ½ 9 7/8» y,

10 5/8»).Nota : En este caso, «ITH– In The Hole»

tenemos que, si bien este rango dediámetro es válido para rajo sin embargo,aplica también para minas subterráneaincluso a partir de los 75 mm., en tantoque, para banqueo en Sublevel Stoping

puede alcanzar los 170 mm.



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Tipo de aceros usados : Básicamente, corresponden a los llamados «Bit de Culata»que en un principio fueron con insertos en cruz pero, desde hace mucho casitodos ellos son con insertos de botones de carburo de tungsteno, cuyadistribución y resistencia al desgaste tiene relación principalmente, con lacompetencia (UCS) de la roca a perforar.

p y



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Hole”) –Tipo de aceros usados : by SECOROC – Atlas Copco.

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Hole”) –Tipo de aceros usados : by SECOROC – Atlas Copco.

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2.2. Sistemas de perforación por rotación .Definición: La perforación rotativa se diferencia de la de percusión porque no haytransmisión de una onda de choque por medio de un varillaje hasta llegar al bit yfinalmente a la roca, sino más bien, las fuerzas que intervienen para causar lafractura de la roca son un alto torque y empuje («Pulldown»). Dentro de estacalifican la: «Perforación rotativa por corte o rebanamiento», «Perforación portrituración» y,

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